:دانلود فایل متن کامل پایان نامه در سایت sabzfile.com

گرایش :شبکه های کامپیوتری

عنوان : ارائه یک روش جدید برای مکان­ یابی و همزمان­ سازی توامان در شبکه­ های حسگر بی ­سیم زیر آب

دانشگاه صنعتی شیراز

 دانشکده مهندسی کامپیوتر و فناوری اطلاعات گروه فناوری اطلاعات

 

پایان نامه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی فناوری اطلاعات گرایش شبکه ­های کامپیوتری

ارائه یک روش جدید برای مکان­ یابی و همزمان­ سازی توامان در شبکه ­های حسگر بی­ سیم زیر آب

استاد راهنما:

دکتر رضا جاویدان

استاد مشاور:

مهندس محمدرفیع خوارزمی

دی 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

فهرست مطالب

  1. فصل اول: کلیات 1

1-1- مقدمه.. 2

1-2- تعریف مساله، هدف و ضرورت اجرای طرح پایان نامه   4

1-3- روش ها و فنون اجرایی طرح پایان نامه.. 5

1-4- ساختار فصل بندی پایان نامه.. 6

  1. فصل دوم: مروری بر ادبیات پژوهش 7

2-1- مقدمه.. 8

2-2-آشنایی با شبکه های حسگر بی سیم زیرآب.. 8

2-2-1- اجزای شبکه های حسگر بی سیم زیرآب.. 10

2-2-2- معماری های مختلف شبکه های حسگر بی سیم زیرآب   11

2-2-3- چالش های شبکه های حسگر بی سیم زیرآب.. 14

2-2-4- همزمان سازی ساعت در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب   15

2-2-5- مکان یابی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب.. 19

2-3- تخمینگر حداقل مربعات.. 26

2-4- مرز پایین کرامر رائو.. 28

  1. فصل سوم: مروری بر تحقیقات اخیر انجام شده 32

3-1- شبکه های حسگر بی سیم.. 33

3-1-1- مکان یابی.. 33

3-1-2- همزمان سازی.. 34

3-1-3- مکان یابی و همزمان سازی به صورت همزمان.. 35

3-2- شبکه های حسگر بی سیم زیرآب.. 37

3-2-1- مکان یابی.. 37

3-2-2- همزمان سازی.. 39

3-2-3- مکان یابی و همزمان سازی به صورت همزمان.. 40

  1. فصل چهارم: روش پیشنهادی 43

4-1- مقدمه.. 44

4-2- روش پیشنهادی برای انجام همزمان سازی و مکان یابی توامان   44

4- 2- 1- تنظیمات سیستم و فرضیات.. 47

4-2-2- فاز اول: مکان یابی اولیه با بهره گیری از تکنیک TOA.. 49

4-2-3- فاز دوم: تدریجی کردن حرکت حسگرها 50

4-2-4- فاز سوم: تخمین اریب زمان سنجی و انحراف… 51

4-2-5- فاز چهارم: جبران اثر لایه بندی… 52

4-2-6- فاز پنجم: مکان یابی همراه با پالایش تکرار. 55

4-2-7- به کار گیری مرز پایین کرامر رائو برای روش پیشنهاد شده   58

  1. فصل پنجم: شبیه سازی و ارزیابی نتایج 59

5-1- مقدمه.. 60

5-2- پارامترها، متریک ها و روش تحلیل.. 60

5-3- طراحی آزمایش.. 61

5-4- شبیه سازی و تحلیل نتایج.. 61

  1. فصل ششم: اختصار، نتیجه گیری و پیشنهادات آتی 70

6-1- اختصار.. 71

6-2- نتیجه گیری.. 73

6-3- نوآوری روش ارائه شده.. 74

6-4- پیشنهادها.. 74

مراجع   76

پیوست ها   80

 

فهرست شکل‌ها

شکل 2-1 نمونه­ای از حسگرهای بی­سیم زیرآب…………………………………………………… 10

شکل 2-2 نمونه­هایی از AUV………………………………………………………………………… 11

شکل 2-3 معماری دو بعدی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب…………………………….. 12

شکل 2-4 معماری سه بعدی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب…………………………….. 14

شکل 2-5 مبادله پیام یکطرفه جهت همزمان­سازی ساعت………………………………………… 18

شکل 2-6 مبادله پیام دو طرفه جهت همزمان­سازی ساعت……………………………………….. 18

شکل 2-7 تخمین فاصله به روش TOA……………………………………………………………… 20

شکل 2-8 تخمین فاصله به روش TDOA…………………………………………………………… 21

شکل 2-9 محاسبه موقعیت به روش DV-Hop …………………………………………………….. 25

شکل 3-1 دسته­بندی روش­های مکان­یابی…………………………………………………………… 34

شکل 4-1 نمودار گردش کار الگوریتم پیشنهاد شده……………………………………………… 46

شکل 4-2 اثر لایه­بندی در شبکه­های حسگر بی­سیم زیرآب…………………………………….. 54

شکل 5-1 Perr برای واریانس خطای TOA (1/σ2)……………………………………………….. 64

شکل 5-2 میانگین مربعات خطای انحراف  ساعت در برابر واریانس خطای TOA (1/σ² )… 65

شکل 5-3 میانگین مربعات خطای اریب زمان­سنجی در برابر واریانس خطای TOA (1/σ² ). 67

شکل 5-4 Perrدر برابر تعداد نودهای مرجع با واریانس خطای TOA، db45 = 1/σ²………. 67

شکل 5-5 Perrدر برابر تعداد تکرارهای شبیه­سازی………………………………………………… 68

فهرست جدول‌ها

جدول 5-1 بازه اطمینان 95 درصدی برای Perr. 65

جدول 5-2 بازه اطمینان 95 درصدی برای انحراف  ساعت.. 66

فهرست نشانه‌های اختصاری

i,iʹ خودبرآورد مربوط به مسافت بین موقعیت مکانی  ji و  j
ji مختصات دو بعدی مربوط به حسگر  معمولی
L تعداد حسگر های مرجع
N تعداد بسته­های انتقال یافته در مدت زمان پنجره مکان­یابی
Ol انحراف
pi مختصات دو بعدی  مربوط به Lمین حسگر  مرجع
Ri زمان محلی دریافت  iمین بسته  ] ثانیه[
Sl اریب زمان­سنجی حسگر  معمولی در ارتباط با  Lمین حسگر  مرجع
Ti زمان محلی ارسال i مین بسته  ] ثانیه[
tl ساعت محلی مربوط به مرجع L
Tpdi تاخیر انتشار مربوط به i مین بسته ] ثانیه[
W مدت زمان پنجره مکان­یابی.
Δ حد آستانه برای تدریجی  کردن موقعیت مکانی ]متر[
σ2 وا یانس مربوط به خطای اندازه­گیری TOA
ςli نسبت بین  Tpdi و تاخیر انتشار واقعی مربوط به بسته i
ѱ˜i,iʹ خودبرآورد مربوط به زاویه بین  موقعیت مکانی  ji و  j ]رادیان[

فهرست کلمات اختصاری

جستجو در سایت :   

ALS Area Localization Schema
AOA Angle Of Arrival
AUV Autonomous Underwater Vehicle
CRLB Cramer Rao Lower Bound
DV Distance Vector
FTSP Flooding Time Synchronization Protocol
GTLS Generalized Total Least Squares
IMM Interactive Multiple Model
LOS Line-Of-Sight
MAC Medium Access Control
ML Maximum Likelihood
MSE Mean Square Error
RMSE Root Mean Square Error
SVP Sound Velocity Profile
TDMA Time Division Multiple Access
TDOA Time Difference Of Arrivals
TLS Total Least Squares
TOA Time Of Arrival
UWSNs Underwater Wireless Sensor Networks
  1. فصل اول: کلیات
  • مقدمه

با گسترش روزافزون ابزارهای هوشمند کوچک وبا همگرا شدن ارتباطات بی­سیم با ابزارهای ریز، امکان پدید آمدن شبکه­های کم­هزینه و در ابعاد مختلف فراهم شده می باشد، شبکه­هایی که بتوانند اطلاعات محیطی را برای بشر جمع­آوری کنند، شبکه­هایی که بدون زیرساخت و به سرعت مستقر شده و بتوانند خود را سازماندهی کنند و نیازی به انرژی خارجی نداشته باشند. مهمترین این شبکه­­ها، شبکه­های حسگر بی­سیم می­باشند و هر روزه کاربردها و بهره گیری­های جدیدی در زمینه امور نظامی و غیر نظامی  برای این نوع از شبکه­ها ارائه می­شوند و مورد بهره گیری قرار می­گیرند.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد: ارایه‏ ی یک الگوریتم مقیاس‎پذیر آگاه از بارکاری جهت زمان‏بندی ماشین‏های مجازی

شبکه های حسگر بی­سیم زیرآب گونه ای از شبکه های حسگر هستند که در محیط زیر آب قرار می­گیرند و توسط امواج صوتی با یکدیگر ارتباط دارند. شبکه های حسگر بی­سیم در زیرآب برای مقاصدی زیرا جمع آوری داده های کف آب، نظارت بر آلودگی آبها، نظارت بر محیط ساحل، ناوبری و کاربردهای نظامی نظارت بر محیط به کار برده می شوند[1].

از ­آنجا که که در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب، رسانه انتقال آب می باشد، چالش­ها و معضلات خاص خود را دارد که طراحی شبکه را تحت تاثیر قرار می­دهند، مانند این چالش­ها می­توان به تغییر سرعت صوت با در نظر داشتن  عمق، دما و شوری آب، تحرک همیشگی حسگرها، تاخیر انتشار طولانی و چندمسیری[1] را نام برد. پس پروتکل­ها و پروتکل­ها و الگوریتم­های لایه­های شبکه­های حسگر زمینی برای شبکه­های حسگرزیر آب نامناسبند.

تاکنون پروتکل­ها و الگوریتم­های زیادی به خصوص در زمینه مسیریابی و در زمینه کنترل دسترسی به رسانه مانند  Slotted FAMA ,UWAN-MACو… مطرح شده می باشد [2] [3] [4] که در همه آن­ها مساله مکان­یابی و همزمان­سازی حسگرها از اهمیت ویژه­ای برخوردار می باشد، برای مثال دسترسی چندگانه به وسیله تقسیم زمان (TDMA)[2] از مورد هایی می باشد که بطور رایج در پروتکل­های دسترسی به رسانه(MAC)[3] بهره گیری می­گردد که به همزمانی دقیق میان حسگرها نیازمند می باشد. به عنوان مثالی دیگر از اهمیت همزمان­سازی و مکان­یابی می­توان به این نکته تصریح نمود که تعداد زیادی از الگوریتم­های مسیریابی به اطلاعات مکانی حسگرها وابسته هستند [5] و [6].

اگرچه سرویس­های همزمان­سازی و مکان­یابی به هم وابسته هستند، معمولا به صورت مستقل مورد مطالعه قرار گرفته­اند  و این به این دلیل می باشد که مکان­یابی از نقطه نظر شبکه­های رادیویی و پردازش سیگنال [7] و همزمان­سازی از نقطه­نظر طراحی پروتکل مورد مطالعه قرار گرفته اند [8]. در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب، مکان­یابی بیشتر از طریق زمان دریافت (TOA)[4] و زمان متفاوت دریافت (TDOA)[5] انجام می­گردد که وابسته  به سرویس­های همزمان­سازی هستند و در واقع این سرویس­ها پیش­نیاز الگوریتم­های مکان­یابی هستند. از طرف دیگر اطلاعات در ارتباط با مکان حسگرها زیرا برای تخمین تاخیر انتشار مورد بهره گیری قرار می­گیرد [9]، کمک فراوانی به همزمان­سازی حسگرها می­کند. با در نظر داشتن این ارتباطات، مکان­یابی و همزمان­سازی را می­توان در کنار هم انجام داد که انجام این کار دو مزیت بسیار مهم دارد:

  • در یک استراتژی توامان از آنجا تعداد کمتری مبادلات پیام لازم می باشد، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی که از موردها بسیار مهم در شبکه­های حسگری زیر آب می­باشد خواهیم داشت.
  • یک راه­حل توامان می­تواند به افزایش صحت[6] در هر دو سرویس کمک کند.

پس با در نظر داشتن اهمیت مکان­یابی و همزمان­سازی که پیش­نیاز اکثر پروتکل­ها و الگوریتم­ها می­باشد و از نیازهای اساسی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب می باشد لازم است که به این دو موضوع پرداخته گردد اما از آنجا که این دو سرویس به یکدیگر وابسته هستند، ارائه یک راه­حل که این دو سرویس را با در نظر گرفتن چالش­های  خاص محیط زیرآب، درکنار یکدیگر انجام دهد از اهمیت ویژه­ای برخوردار می­باشد.

  • تعریف مساله، هدف و ضرورت اجرای طرح پایان­نامه

کاربردهای شبکه­های حسگر زیر آب شامل مانیتورینگ اقیانوس و دریا، جستجوی معادن زیردریایی، کشف مواد شیمیایی و بیولوژیکی مضر، سیستم­های پدافند زیردریایی خودمختار، جمع­آوری داده­های محیطی برای راهنمایی کشتی­ها و… می­باشند که همه این کاربردها نیاز به دانستن موقعیت نودهای حسگر دارند، اما به دلیل ماهیت متحرک بودن  نودهای زیردریایی، نمی­توان از تکنیک­های مکان­یابی موجود برای شبکه­های حسگر زمینی بهره گیری نمود. پس نیاز به تکنیک­هایی می باشد که بتوان تکنیک­های مکان­یابی شبکه­های حسگر زمینی را برای شبکه­های حسگر زیردریایی توسعه داد.

همزمان­سازی نیز یکی از نیازمندی­های اصلی برای سرویس­هایی می باشد که توسط شبکه­های توزیع شده فراهم می­شوند، تعداد زیادی از پروتکل­های همزمانی برای شبکه­های حسگر بی­سیم مطرح شده­اند، اما هیچ کدام از آن­ها نمی­توانند به صورت مستقیم برای شبکه­های زیرآب به کار برده شوند، یک الگوریتم همزمانی بایستی فاکتورهای دیگری همچون مدت زمان تاخیر طولانی که ناشی از بهره گیری از ارتباطات صوتی می­باشد و تحرک حسگرها را نیز در نظر بگیرد. این چالش­ها صحت رویه همزمانی را برای شبکه­های حسگر بی­سیم زیردریایی بحرانی­تر می­کند، پس راه­حل­های همزمانی مورد نیاز می باشد که به گونه خاص برای شبکه­های بی­سیم زیردریایی طراحی شده باشند تا بتوانند این نیازمندی­ها را برطرف سازند.

با در نظر داشتن موضوعات مطرح شده در بالا و ضرورت در نظر گرفتن آن­ها در شبکه­های حسگر بی­سیم زیردریایی و با در نظر داشتن درنظر گرفتن محیط زیرآب که دارای چالش­های خاص خود می­باشد، هدف از انجام این پایان­نامه، مطالعه جنبه­های مختلف، ویژگی­ها و چالش­های محیط زیرآب و شبکه­های حسگر بی­سیم زیرآب و در نهایت، ارائه یک روش می باشد که مکان­یابی و همزمان­سازی حسگرهای زیرآب را به صورت توامان انجام دهد و درعین حال محدودیت­های موجود در محیط زیرآب را مدنظر قرار دهد.

برای نشان دادن کارایی روش ارائه شده از شبیه­ساز مطلب بهره گیری خواهد گردید و تکنیک ارائه شده با تکنیک­هایی که قبلا ارائه شده­اند مقایسه می­گردد.

[1] Multipath

[2] Time Division Multiple Access

[3] Medium Access Control

[4] Time Of Arrival

[5] Time Difference Of Arrivals

[6] accuracy

تعداد صفحه :118

قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***